一种缝纫机的电机重载控制方法、装置、介质、设备
技术领域
本发明涉及控制工程领域，特别涉及一种缝纫机的电机重载控制方法、装置、介质、设备及缝纫机。
背景技术
缝纫机是人们生活当中常见的一种家用电器，利用缝纫机可以缝制出多种人们日常所需要的生活物品。当缝纫机的电机上加载一个较重的负载时，电机的实际速度会立即下降，由于电机控制当中速度反馈检测的滞后性，速度控制器不能立即输出相应的调整力矩，导致电机被控制回速度指令值的时间会非常长，用户就会有明显的卡顿现象，严重影响了客户体验，由此可见，如何利用一种更好的方法来对缝纫机的电机重载进行控制，以避免用户在使用缝纫机过程中的卡顿现象，提高用户体验，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种缝纫机的电机重载控制方法、装置、介质、设备及缝纫机，以避免用户在使用缝纫机过程中的卡顿现象，提高用户体验。其具体方案如下：
一种缝纫机的电机重载控制方法，包括：
利用目标时间计数器检测目标缝纫机的电机的当前转速是否小于第一预设阈值；其中，所述目标时间计数器为预先添加至所述电机的电机霍尔相邻霍尔边沿之间的计数器；
若是，则增加所述电机的控制系统的速度环增益，并在所述电机的控制系统中加入转矩前馈，以对所述电机的当前转速进行调整；
判断所述电机的当前转速是否达到第二预设阈值；其中，所述第二预设阈值大于所述第一预设阈值；
若是，则停止向所述电机的控制系统增加所述速度环增益，并停止向所述电机的控制系统加入所述转矩前馈，以使所述电机保持当前转速。
优选的，所述利用目标时间计数器检测目标缝纫机的电机的当前转速是否小于第一预设阈值的过程之后，还包括：
若否，则继续执行所述利用目标时间计数器检测目标缝纫机的电机的当前转速是否小于第一预设阈值的步骤。
优选的，所述判断所述电机的当前转速是否达到第二预设阈值的过程之后，还包括：
若否，则继续执行所述增加所述电机的控制系统的速度环增益，并在所述电机的控制系统中加入转矩前馈，以对所述电机的当前转速进行调整的步骤。
优选的，所述利用目标时间计数器检测目标缝纫机的电机的当前转速是否小于第一预设阈值的过程，包括：
获取所述电机的电机霍尔相邻霍尔边沿之间的时间间隔T；
根据所述时间间隔T和速度计算模型确定出所述电机的当前转速Vel；其中，所述速度计算模型的表达式为：
式中，Vel为所述电机的当前转速，T为所述电机的电机霍尔相邻霍尔边沿之间的时间间隔；
利用所述目标时间计数器对目标霍尔边沿进行计时，得到计时时间T1；其中，所述目标霍尔边沿为所述电机的电机霍尔输出的霍尔边沿中未发生跳变的霍尔边沿；
判断所述计时时间T1是否大于第三预设阈值，以判断所述电机的当前转速是否小于所述第一预设阈值；其中，所述第三预设阈值的表达式为：
式中，THD为所述第三预设阈值，Vel为所述目标电机的当前转速。
优选的，所述获取所述电机的电机霍尔相邻霍尔边沿之间的时间间隔T的过程，包括：
利用时间计数器获取所述电机的电机霍尔相邻霍尔边沿之间的时间间隔T。
优选的，所述利用所述目标时间计数器对目标霍尔边沿进行计时，得到计时时间T1的过程，包括：
利用所述目标时间计数器对所述目标霍尔边沿进行计时，直至所述目标霍尔边沿发生跳变，则停止对所述目标霍尔边沿计时，得到所述计时时间T1。
相应的，本发明还公开了一种缝纫机的电机重载控制装置，包括：
转速判断模块，用于利用目标时间计数器检测目标缝纫机的电机的当前转速是否小于第一预设阈值；所述目标时间计数器为预先添加至所述电机的电机霍尔相邻霍尔边沿之间的计数器；
转速调整模块，用于若是，则增加所述电机的控制系统的速度环增益，并在所述电机的控制系统中加入转矩前馈，以对所述电机的当前转速进行调整；
阈值判断模块，用于判断所述电机的当前转速是否达到第二预设阈值；其中，所述第二预设阈值大于所述第一预设阈值；
反馈终止模块，用于若是，则停止向所述电机的控制系统增加所述速度环增益，并停止向所述电机的控制系统加入所述转矩前馈，以使所述电机保持当前转速。
相应的，本发明还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前述公开的缝纫机的电机重载控制方法的步骤。
相应的，本发明还公开了一种缝纫机的电机重载控制设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如前述公开得一种缝纫机的电机重载控制方法的步骤。
相应的，本发明还公开了一种缝纫机，包括如前述公开的缝纫机的电机重载控制设备。
可见，在本发明中，首先是预先在目标缝纫机的电机霍尔相邻霍尔边沿之间增加目标时间计数器，然后，利用目标时间计数器检测目标缝纫机的电机的当前转速是否小于第一预设阈值；若是，则通过增加电机的控制系统的速度环增益，以及在电机的控制系统中加入转矩前馈的方法来快速纠正电机的当前转速，当电机的当前转速达到第二预设阈值时，则停止向电机的控制系统增加速度环增益，并停止向电机的控制系统加入转矩前馈，以使得电机的当前转速保持第二预设阈值。显然，通过本发明中的方法，可以避免现有技术当中，由于速度反馈检测的滞后导致电机控制系统中的速度控制器不能输出一个力矩，来快速调整电机的当前转速的问题。利用本发明中的方法，可以保证电机的转速的平稳运行，避免用户在使用目标缝纫机时的卡顿现象，大大提高了用户体验。相应的，本申请公开的一种缝纫机的电机重载控制装置、介质、设备及缝纫机，同样具有上述有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种缝纫机的电机重载控制方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的电机的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的电机霍尔输出的电机霍尔与脉冲计数的示意图；
图4为本发明实施例提供的一种电机重载控制系统的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种缝纫机的电机重载控制方法与现有技术中的电机重载控制方法的结果对比示意图；
图6为本发明实施例提供的另一种缝纫机的电机重载控制方法的流程图；
图7为本发明实施例提供的又一种缝纫机的电机重载控制方法的流程图；
图8为本发明实施例提供的一种利用时间计数器对霍尔边沿进行计数的示意图；
图9为本发明实施例提供的一种缝纫机的电机重载控制装置的结构图；
图10为本发明实施例提供的一种缝纫机的电机重载控制设备的结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种缝纫机的电机重载控制方法，如图1所示，包括：
步骤S11：利用时间计数器检测目标缝纫机的电机的当前转速是否小于第一预设阈值；
其中，目标时间计数器为预先添加至电机的电机霍尔相邻霍尔边沿之间的计数器；
步骤S12：若是，则增加电机的控制系统的速度环增益，并对目标电机的控制系统中加入转矩前馈，以对电机的当前转速进行调整；
步骤S13：判断电机的当前转速是否达到第二预设阈值；
其中，第二预设阈值大于第一预设阈值；
步骤S14：若是，则停止向电机的控制系统增加速度环增益，并停止向电机的控制系统加入转矩前馈，以使电机保持当前转速。
需要说明的是，在实际应用当中，电机在驱动目标缝纫机运转的过程中，电机中转子的磁场会发生变化，此时，电机中的电机霍尔会感应到电机中转子的磁场变化，并会输出相应的电压波形图。
如图2所示，为实际应用当中较为常见的一种电机。在图2当中，1为电机霍尔A，2为电机霍尔B，3为电机霍尔C，4为电机转子，5为电机定子。
电机旋转一圈，电机的3个电机霍尔会感应到电机转子的磁场信号，同时电机霍尔输出的霍尔边沿会发生相应的变化，当霍尔边沿发生跳变时，则利用计时器对发生跳变的霍尔边沿进行计时，就会得到相应的脉冲信号，此时会得到如图3所示的示意图。
为了避免电机上加载较重负载时，用户在使用目标缝纫机过程中出现的卡顿现象，在本实施例中，是预先在电机霍尔的相邻霍尔边沿之间的添加目标时间计数器。然后，利用目标时间计数器来检测目标缝纫机的电机的当前转速是否小于第一预设阈值，如果电机的当前转速小于第一预设阈值，则说明目标缝纫机的电机上加载了较重的负载，此时，为了避免目标缝纫机出现卡顿现象，则强制调整电机的当前转速，以使得电机的当前转速快速恢复到预设的速度指令。需要说明的是，此处的第一预设阈值是根据实际操作当中的经验，而预先设置的阈值。
具体的，在本实施例中，为了快速的纠正电机的当前转速，是在电机的控制系统中增加电机的速度环增益，并在电机的控制系统中加入转矩前馈，以此来快速的调整电机的当前转速。
此处，通过一个电机重载控制系统来对电机转速的调整过程进行具体的说明。如图4所示，为本实施例提供的一种电机重载控制系统的示意图。在图4当中，分别通过电机的速度反馈开关S、转矩前馈开关S1和速度环增益开关S2将电机的速度反馈、转矩前馈和速度环增益添加到电机的控制系统当中。
具体的，当目标缝纫机的电机处于正常运行状态时，速度反馈开关S连接至位置1处，霍尔捕获模块通过捕捉电机的霍尔信号来计算电机的当前转速，并将电机的当前转速通过速度反馈反馈至电机的控制系统中的速度控制器中，以使得电机保持一个正常运转的状态。当电机上加载一个较重负载时，电机的实际运行速度会下降，但是，由于现有技术当中计算电机转速的滞后性，并不能实时判断出电机的转速是否下降，所以，在本实施例中，是在电机霍尔相邻的霍尔边沿之间添加目标时间计数器，然后通过目标时间计数器来判断电机的当前转速是否小于第一预设阈值，若是，则将速度反馈开关S切换至位置2处，将速度环增益选择开关S2由之前的增益Kp0增大到增益Kp1处，由此来增加电机的控制系统中的速度环增益，并且，将转矩前馈开关S1连接至电机控制系统中的Q轴控制器当中，这样一来，由于在电机的控制系统中增加了速度环增益Kp1以及加入了转矩前馈，相当于对电机的转速进行了强制纠正，所以，就能够使得电机的当前转速快速恢复到预设的速度指令，由此保证了电机转速的平稳运行，并避免了用户在使用目标缝纫机缝纫时出现的卡顿现象。
如图5所示，是在目标缝纫机的电机控制系统中增加速度环增益和加入转矩前馈时的电机转速变化示意图。在图5当中，速度反馈1为利用现有技术的控制方法，当电机上加载较重负载时，电机转速的变化曲线图；速度反馈2为利用本实施例中所提供的控制方法，当电机上加载较重负载时，电机转速的变化曲线图。从图5中可以看出，当目标缝纫机的电机上加载较重负载时，如果按照本实施例中所提供的方法，电机的转速减小之后会立即被调整至预设的速度指令；如果按照现有技术当中的方法对电机的转速进行调整，电机的转速减小到零之后才被逐渐调整至预设的速度指令。显然，相比于现有技术，通过本实施例中所提供的方法，可以大大缩短电机调整当前转速的响应时间，由此避免缝纫过程中的卡顿现象。
由图5可知，通过本实施例中的方法，可以使得电机在增加负载时，快速的将电机的转速调整至预设的速度指令，进而保证了由电机驱动的目标缝纫机能够在缝纫厚重布料时，电机转速的稳定运转，极大的增加了用户体验，同时也提升了产品的竞争力。
可见，在本实施例中，首先是预先在目标缝纫机的电机霍尔相邻霍尔边沿之间增加目标时间计数器，然后，利用目标时间计数器检测目标缝纫机的电机的当前转速是否小于第一预设阈值；若是，则通过增加电机的控制系统的速度环增益，以及在电机的控制系统中加入转矩前馈的方法来快速纠正电机的当前转速，当电机的当前转速达到第二预设阈值时，则停止向电机的控制系统增加速度环增益，并停止向电机的控制系统加入转矩前馈，以使得电机的当前转速保持第二预设阈值。显然，通过本实施例中的方法，可以避免现有技术当中，由于速度反馈检测的滞后导致电机控制系统中的速度控制器不能输出一个力矩，来快速调整电机的当前转速的问题。利用本实施例中的方法，可以保证电机的转速的平稳运行，避免用户在使用目标缝纫机时的卡顿现象，大大提高了用户体验。
基于上述实施例，本实施例对上述实施例作进一步的说明与优化，如图6所示，具体的，上述步骤S11：利用目标时间计数器检测目标缝纫机的电机的当前转速是否小于第一预设阈值的过程之后，还包括：
若否，则继续执行利用目标时间计数器检测目标缝纫机的电机的当前转速是否小于第一预设阈值的步骤。
在本实施例中，为了保证电机的转速的平稳运行，还可以通过实时监测目标缝纫机的电机的当前转速的变化情况，来避免用户在使用目标缝纫机的过程中出现的卡顿现象。也即，在判定电机的当前转速不小于第一预设阈值之后，还可以再次利用时间计数器来检测目标缝纫机的电机的当前转速是否小于第一预设阈值，以此达到对电机转速进行实时监测的目的。
基于上述实施例，本实施例对上述实施例作进一步的说明与优化，如图6所示，具体的，上述步骤S13：判断电机的当前转速是否达到第二预设阈值的过程之后，还包括：
若否，则继续执行增加电机的控制系统的速度环增益，并对电机的控制系统中加入转矩前馈，以对电机的当前转速进行调整的步骤。
能够想到的是，当增加了电机的控制系统中的速度环增益，并在电机的控制系统中加入了转矩前馈之后，电机的当前转速相比于之前的转速会有所增加，但是，这并不能说明电机的当前转速已经达到了第二预设阈值，也即，预设的速度指令值，此时，还应该在电机转速增加的过程中，实时监测电机的当前转速是否达到第二预设阈值，若否，则说明电机的转速还没有满足实际当中的运转要求，此时可以再次执行增加电机的控制系统的速度环增益，并对电机的控制系统中加入转矩前馈，以对电机的当前转速进行调整的步骤，来继续调整电机的当前转速，以避免用户在使用目标缝纫机时出现的卡顿现象，提高用户体验。
基于上述实施例，本实施例对上述实施例作进一步的说明与优化，如图7所示，具体的，上述步骤S11：利用目标时间计数器检测目标缝纫机的电机的当前转速是否小于第一预设阈值的过程，包括：
步骤S111：获取电机的电机霍尔相邻霍尔边沿之间的时间间隔T；
步骤S112：根据时间间隔T和速度计算模型确定出电机的当前转速Vel；
其中，速度计算模型的表达式为：
式中，Vel为电机的当前转速，T为电机的电机霍尔相邻霍尔边沿之间的时间间隔；
步骤S113：利用目标时间计数器对目标霍尔边沿进行计时，得到计时时间T1；
其中，目标霍尔边沿为电机的电机霍尔输出的霍尔边沿中未发生跳变的霍尔边沿；
步骤S114：判断计时时间T1是否大于第三预设阈值，以判断电机的当前转速是否小于第一预设阈值；
其中，第三预设阈值的表达式为：
式中，THD为第三预设阈值，Vel为目标电机的当前转速。
可以理解的是，电机在驱动目标缝纫机的过程中，电机中的电机霍尔会感应到电机转子的磁场变化情况，并且会输出相应的霍尔边沿，如果电机的转速发生变化，那么，电机霍尔输出的霍尔边沿也会发生变化。
在本实施例中，为了检测目标缝纫机的电机的当前转速是否小于第一预设阈值，首先是获取电机的电机霍尔相邻霍尔边沿之间的时间间隔T，然后利用时间间隔T确定出电机的当前转速Vel。
具体的，当获取到电机的电机霍尔相邻霍尔边沿之间的时间间隔T时，然后，根据相邻霍尔边沿之间的时间间隔T与电机的当前转速的线性映射关系来确定电机的当前转速Vel，该线性映射关系即为本实施例中的速度计算模型，最后，根据时间间隔T和速度计算模型计算得到电机的当前转速Vel。
当计算得到了电机的当前转速Vel以后，利用目标时间计数器对电机霍尔输出的霍尔边沿中未发生跳变的霍尔边沿进行计时，得到计时时间T1，然后，将计时时间T1与第三预设阈值THD进行比较，以此来判断电机的当前转速Vel是否小于第一预设阈值。
此外，还可以根据计时时间T1来对电机的速度环增益进行相应的调整。以图4为例，当计算得到的T1≤THD时，将电机的速度环增益设置为Kp0，当计算得到的T1＞THD时，将电机的速度环增益设置为Kp1，以此来达到对电机转速进行调整的目的。
显然，在本实施例中，利用目标时间计数器对电机霍尔输出的霍尔边沿中未发生跳变的霍尔边沿进行计时，可以快速的检测出电机的当前转速是否出现下降，并判断出电机的当前转速是否小于第一预设阈值。相比于现有技术当中计算电机的转速的方法，本实施例中的方法，可以大大缩短判断电机转速是否下降的时间，由此可以保证电机的转速可以快速恢复到预设的速度指令，从而避免用户在使用目标缝纫机时出现的卡顿现象。
相应的，上述步骤S111：获取电机的电机霍尔相邻霍尔边沿之间的时间间隔T的过程，包括：
利用时间计数器获取电机的电机霍尔相邻霍尔边沿之间的时间间隔T。
具体的，在计算电机的转速的过程中，是利用时间计数器来获取电机霍尔相邻霍尔边沿之间的时间间隔T，因为时间计数器的测量精度可以达到1ns～10s，所以，利用时间计数器可以相对精确的计算得到电机的当前转速，以提高后续流程步骤中的判断精度。
相应的，上述步骤S113：利用目标时间计数器对目标霍尔边沿进行计时，得到计时时间T1的过程，包括：
利用目标时间计数器对目标霍尔边沿进行计时，直至目标霍尔边沿发生跳变，则停止对目标霍尔边沿计时，得到计时时间T1。
如图8所示，是本实施例中，利用目标时间计数器对目标霍尔边沿进行计时的示意图，从图8中可以看出，当目标霍尔边沿未发生跳变时，目标时间计数器向上计数，当目标霍尔边沿发生跳变时，目标时间计数器清零，以此来得到计时时间T1。具体的，在实际应用当中，可以将目标时间计数器的计时频率设置为1ms，以此来提高目标时间计数器的计时精度。此外，在实际应用当中，可以将目标时间计数器设置为向上计时或者是向下计时，此处不作具体的限定。
相应的，本发明还公开了一种缝纫机的电机重载控制装置，如图9所示，包括：
转速判断模块21，用于利用目标时间计数器检测目标缝纫机的电机的当前转速是否小于第一预设阈值；目标时间计数器为预先添加至电机的电机霍尔相邻霍尔边沿之间的计数器；
转速调整模块22，用于若是，则增加电机的控制系统的速度环增益，并在电机的控制系统中加入转矩前馈，以对电机的当前转速进行调整；
阈值判断模块23，用于判断电机的当前转速是否达到第二预设阈值；其中，第二预设阈值大于第一预设阈值；
反馈终止模块24，用于若是，则停止向电机的控制系统增加速度环增益，并停止向电机的控制系统加入转矩前馈，以使电机保持当前转速。
相应的，本发明还公开了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如前述公开的缝纫机的电机重载控制方法的步骤。
相应的，本发明还公开了一种缝纫机的电机重载控制设备，如图10所示，包括：
存储器31，用于存储计算机程序；
处理器32，用于执行计算机程序时实现如前述公开的一种缝纫机的电机重载控制方法的步骤。
相应的，本发明还公开了一种缝纫机，包括如前述公开的缝纫机的电机重载控制设备。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种缝纫机的电机重载控制方法、装置、介质、设备及缝纫机进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
